船舶电力系统的短路计算

1、【教育类精品资料】1第二章 船舶电力系统短路计算 1 短路种类：三相短路d（3） 两相短路d （2） 单相短路d （1）两相接地短路d （1，1）陆地上110kV及以上系统都采用架空线路且都是中性点直接接地系统，发生单相接地短路的故障率最高65%）。船舶电力系统都采用电缆线路，并大多采用中性点绝缘系统，发生三相对称短路的故障率最高（80%）。2D（3）D（2）D（1，1）D（1）3短路的原因： 1）绝缘损坏； 2）误操作； 3）气候等影响3 短路产生的后果:短路电流的热效应: 通电导体产生的热量，由于短路电流很大，即使短路电流持续时间很短，也将使设备、导线急剧发热，甚至损坏设备，或引起火灾。2

2、) 短路电流的电动力效应: 平行导体通过大电流时，导体间产生的电动力冲击很大，可使导体变形，甚至损坏，使事故扩大。3) 短路时系统电压大幅度下降: 母线电压大幅度下降。这样使用电设备不能正常工作。如异步电动机的力矩与电压的平方成正比，电压下降使电动机电磁力矩显著减小，转速随之下降，甚至停转，造成严重后果。 4) 由于短路，引起并联的发电机失去同步，破坏了同步发电机并联运行的稳定性，使系统产生振荡，甚至引起整个系统瓦解。44 船舶电力系统短路计算目的1) 校核所选用的配电电器：自动空气断路器：短路接通能力 短路T/2 时，短路电流可能达到的峰值（即最大非对称短路电流）短路分断能力 短路T/2 时

3、，对称短路电流（有效值）。2）校验和确定自动空气断路器瞬时脱扣器动作电流整定值，为电力系统选择性保护的设计和整定提供依据。3）为校核汇流排、支持绝缘子、互感器等电器元件的热稳定和电动力稳定提供依据。 55 三相交流电网短路的过渡过程1） 短路的过渡过程假设 ： 电力系统的容量 Sx = ，电力系统的内部阻抗Zx = 0 ，（无限大容量的电力系统）则 U , f 恒定6U aUbUcLLLRRRLLLRRRiaibicfu a =U m Sin ( t + )u b =Um Sin ( t + - 120)u c= Um Sin (t + + 120)7短路前，电路处于稳态： u =U m Si

4、n ( t + ) i = Im Sin ( t + - ) 式中 Im = Um / ( R + R ) + ( L+ L ) = t g ( L+L ) / (R+ R ) 设 ： t = 0 时发生短路，A 相的电压方程为： R i + L d i / d t = Um Sin ( t + ) (2) 方程 （2）的特解 短路电流的周期分量 i Z: i Z =I Zm Sin ( t + - ) (3)式中 I Zm = Um / R + ( L ) 短路电流周期分量 的幅值 = t g L/ R 电路阻抗角 电源电压的初始相角，即t = 0 时， A相电压的相位角，又称合闸角 。 (

5、1 ) 8方程 （2）对应的齐次方程的通解 非周期分量电流 if - Z :由 R i + L di / dt = 0 得到 if - Z =C e p t = Ce t / T a ( 4)式中 p = -R / L，是特征方程 R + P L = 0 的根 T a = - 1 / p = L / R 时间常数 C 积分常数，即非周期电流的起始值if - Z （0） 短路的全电流 i d = iz + i f-z = Izm Sin ( t + - ) + Ce t / T a (5) i (0-) = i (0+)9 Im Sin ( - ) =Izm Sin ( - ) + C C =

6、if - Z （0） = Im Sin ( - ) Izm Sin ( - ) 将上式代入（5）式 ： id = Izm Sin ( t + - )+ Im Sin ( - ) - Izm Sin ( - ) e t / T a (6) 短路稳态电流 I 就是短路电流的周期分量 I = IZ10相量图 （ 旋转相量m 、 m 、 Zm在虚轴上的投影， 分别为 电源电压、短路前电流、短路后周期电流的瞬时电流。） t = 0 时刻2） 短路冲击电流 短路冲击电流 短路电流的最大瞬时值 i c jmmZmm-Zm+1ji(0)i f-Z(0)i Z (0)11产生短路冲击电流的条件： （外部条件）

7、（1）短路电路近似为纯感性电路， = 90 ； （2）短路发生前，电路为空载，I m= 0 ； （3）发生短路的瞬间 （t = 0），电压瞬时值为零，或该相的合闸相角 = 0 。 将 = 90 ， I m= 0 ， = 0 代入 （6）式： i d = -I Zm Cos t + I Zm e t / T a (7) 在 Im = 0， = 0, = 90, t = 0 时刻， 短路电流的波形12tidiZif-ZT/2i cji f-Z(0)i Zmi13短路电流的最大瞬时值发生在 路短后半个周期的时刻（产生冲击电流的内部条件）若 f = 50 H z ，t = T / 2 = 1 / 2f = 0. 01 s将 t =0. 01 s 代入 （7）式 i c j = - I Zm Cos